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        多層位圖查表法

        作者:龔平   來源:本站原創   點擊數:  更新時間:2014年03月14日   【字體:

        在嵌入式操作系統中,特別是實時操作系統中經常采用位圖法解決任務的就緒以及查找最高優先級的快速方法,即通過對所有的可能性采用查表的形式即可實現對于uC/OS-II這種64( 2^8)個優先級任務的小系統,可以通過求取x,y,得到對應的最高優先級值,而且在查表的過程中,只有256種可能性,通過簡單的查表就能快速的實現,但是當任務的優先級數大于64個時,那又該如何讓實現呢?因為此時的查表不在那么容易,比存在16個bit時,2^16=65536,也就是存在65536種可能性,這個數據表格太大因此不是我們考慮的形式,那么如何確定呢,此時采用分層的形式就能比較快速的實現,在64個任務時首先可以采用一個就緒表每一個bit代表一個任務優先級,另外準備一個標志變量,每一個bit表示具體的某一個組,每一組八個數據,通過這種x,y的形式能夠快速的實現查找。當任務對于64個時,我們可以嘗試多增加一維z的形式表示不同的任務,也就是實現分層,一共分成了三層,這樣就能通過這種多層的形式,通過同一個查詢表(256種可能性)的使用而快速的確定x,y,z,進而得到最高的優先級號。這種三層的形式最多能夠支持512個優先級號的操作系統。當多于這種情況時,就需要再次增加層數。
        具體的實現如下:

        z的每一個bit對應著1個y。也就是一共對應8個y。

        y的每一個bit對應著一個x,也就是一共對應著8*8個x。

        每一個x剛好也就對應著8個任務優先級號。這樣就能夠通過x,y,z設置優先級。

        因此可以采用下面的形式定義一個結構體:

         

            #ifndef __HIGH_BITMAP_H_H__
            #define __HIGH_BITMAP_H_H__

            #define LENGTH_HIGHLAYER    8
            #define LENGTH_BYTE            8
            typedef unsigned char Byte;


            typedef struct
            {
                Byte high_Layer;
                Byte mid_Layer[LENGTH_HIGHLAYER];
                Byte low_Layer[LENGTH_HIGHLAYER*LENGTH_BYTE];
            }BitMaps;

            #ifdef __cplusplus
            extern "C"
            {
            #endif

            void inital_bitmap(BitMaps *bitmap);
            void set_bitmap(BitMaps *bitmap,int prio);
            int calculate_high_prio(BitMaps *bitmap);

            #ifdef __cplusplus
            }
            #endif

            #endif

        基本的操作函數如下:

         

         

            #include"high_bitmap.h"
            #include<stdio.h>

            int const OSUnMapTbl[256] = {
                 0, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x00 to 0x0F */   
                    4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x10 to 0x1F */
                    5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x20 to 0x2F */   
                    4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x30 to 0x3F */
                    6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x40 to 0x4F */
                    4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x50 to 0x5F */
                    5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x60 to 0x6F */
                    4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x70 to 0x7F */
                    7, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x80 to 0x8F */
                    4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0x90 to 0x9F */
                    5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xA0 to 0xAF */
                    4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xB0 to 0xBF */
                    6, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xC0 to 0xCF */
                    4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xD0 to 0xDF */
                    5, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, /* 0xE0 to 0xEF */   
                    4, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0, 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 0 /* 0xF0 to 0xFF */       
            };


            void inital_bitmap(BitMaps *bitmap)
            {
                int i = 0;
                if(NULL == bitmap)
                {
                    return ;
                }

                bitmap->high_Layer = 0x00;
                for(; i < sizeof(bitmap->mid_Layer); ++ i)
                {
                    bitmap->mid_Layer[i] = 0x00;
                }

                for (i = 0; i < sizeof(bitmap->low_Layer); ++ i)
                {
                    bitmap->low_Layer[i] = 0x00;
                }
            }

            void set_bitmap(BitMaps *bitmap,int prio)
            {
                int x,y,z;
                if(NULL == bitmap || prio >= 512)
                {
                    return ;
                }

                z = (prio >> 6)& 0x7;
                bitmap->high_Layer |= 1<<z;
               
                y = (prio >> 3) & 0x7;
                bitmap->mid_Layer[z] |= 1<<y;

                x = prio & 0x7;
                bitmap->low_Layer[z*8+y] |= 1<<x;
            }

            int calculate_high_prio(BitMaps *bitmap)
            {
                int x,y,z;

                if(NULL == bitmap)
                {
                    return -1;
                }

                z = OSUnMapTbl[bitmap->high_Layer];
                y = OSUnMapTbl[bitmap->mid_Layer[z]];
                x = OSUnMapTbl[bitmap->low_Layer[(z << 3)+y]];

                z = (z << 6) + (y << 3) + x;

                return z;
            }

        這種分層的實現方式能夠方便的解決位圖中多種可能性問題,通過分層可以使得各個變量x,y,z都能過使用查詢表(256種可能),解決了超大可能性的問題。當然這種方式也不是唯一的,但是確實是一種可行的方案,共享查詢表的。

         

        文章查詢的思路uC/OS-II中查詢的形式相同,也就是當對應的任務需要就緒時,可以通過設置對應的x,y,z對應的bit為1即可。

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